# Face Recognition 人脸识别

**Built by KCEE Tech**

**译者注：**

本项目face_recognition是一个强大、简单、易上手的人脸识别开源项目，并且配备了完整的开发文档和应用案例，特别是兼容树莓派系统。

为了便于中国开发者研究学习人脸识别、贡献代码，我将本项目README文件翻译成中文。

向本项目的所有贡献者致敬。

**翻译者：KCEE Tech 中文团队**
**联系方式：https://Kceetech.com**

**Translator's note:**

face_recognition is a powerful, simple and easy-to-use face recognition open source project with complete development documents and application cases, especially it is compatible with Raspberry Pi.

In order to facilitate Chinese software developers to learn, make progress in face recognition development and source code contributions, I translated README file into simplified Chinese.

Salute to all contributors to this project.

**Translator: KCEE Tech Chinese Team**
**Contact: https://Kceetech.com**

本项目是世界上最简洁的人脸识别库，你可以使用Python和命令行工具提取、识别、操作人脸。

本项目的人脸识别是基于业内领先的C++开源库 dlib中的深度学习模型，用Labeled Faces in the Wild人脸数据集进行测试，有高达99.38%的准确率。但对小孩和亚洲人脸的识别准确率尚待提升。

> Labeled Faces in the Wild是美国麻省大学安姆斯特分校（University of Massachusetts Amherst)制作的人脸数据集，该数据集包含了从网络收集的13,000多张面部图像。

本项目提供了简易的`face_recognition`命令行工具，你可以用它处理整个文件夹里的图片。

## 特性

#### 从图片里找到人脸

定位图片中的所有人脸：

![人脸检测](https://cloud.githubusercontent.com/assets/896692/23625227/42c65360-025d-11e7-94ea-b12f28cb34b4.png)

```python
import face_recognition
image = face_recognition.load_image_file("your_file.jpg")
face_locations = face_recognition.face_locations(image)
```

#### 识别人脸关键点

识别人脸关键点，包括眼睛、鼻子、嘴和下巴。

![人脸关键点](https://cloud.githubusercontent.com/assets/896692/23625282/7f2d79dc-025d-11e7-8728-d8924596f8fa.png)

```python
import face_recognition
image = face_recognition.load_image_file("your_file.jpg")
face_landmarks_list = face_recognition.face_landmarks(image)
```

识别人脸关键点在很多领域都有用处，但同样你也可以把这个功能玩坏，比如本项目的 digital make-up自动化妆案例（就像美图秀秀一样）。

![数字化妆](https://cloud.githubusercontent.com/assets/896692/23625283/80638760-025d-11e7-80a2-1d2779f7ccab.png)

#### 识别图片中的人是谁

![人脸识别](https://cloud.githubusercontent.com/assets/896692/23625229/45e049b6-025d-11e7-89cc-8a71cf89e713.png)

```python
import face_recognition
known_image = face_recognition.load_image_file("biden.jpg")
unknown_image = face_recognition.load_image_file("unknown.jpg")

biden_encoding = face_recognition.face_encodings(known_image)[0]
unknown_encoding = face_recognition.face_encodings(unknown_image)[0]

results = face_recognition.compare_faces([biden_encoding], unknown_encoding)
```

你也可以配合其它的Python库（比如opencv）实现实时人脸检测：

![实时人脸检测](https://cloud.githubusercontent.com/assets/896692/24430398/36f0e3f0-13cb-11e7-8258-4d0c9ce1e419.gif)

## 安装

### 环境配置

- Python 3.3+ or Python 2.7
- macOS or Linux 
- Windows并不是我们官方支持的，但也许也能用

### 不同操作系统的安装方法

#### 在 Mac 或者 Linux上安装本项目

第一步，安装dlib和相关Python依赖：

```bash
pip3 install face_recognition
```

如果你遇到了幺蛾子，可以用Ubuntu虚拟机安装本项目。

#### 在 Mac 或者 Linux上安装本项目 2  

修改你的pip镜像源为清华镜像，然后使用`pip install face_recognition`,可以自动帮你安装各种依赖，包括dlib。只是在安装dlib的时候可能会出问题，因为dlib需要编译，出现的问题一般是`gcc`或者`g++`版本的问题，所以在`pip install face_recognition`之前，可以通过在命令行键入  

    export CC=/usr/local/bin/gcc
    export CXX=/usr/local/bin/g++  
    
来指定你gcc和g++对应的位置，（这两句话会临时修改当前终端的环境变量/usr/local/bin/gcc对应你自己gcc或者g++所在目录）。

#### 在树莓派上安装

- 树莓派安装指南

#### 在Windows上安装

虽然本项目官方并不支持Windows，但一些大神们摸索出了在Windows上运行本项目的方法。

#### 使用Ubuntu虚拟机镜像文件安装配置虚拟机，本项目已经包含在这个镜像中

- 如何使用Adam Geitgey大神提供的Ubuntu虚拟机镜像文件安装配置虚拟机，本项目已经包含在镜像中（需要电脑中安装VMWare Player 或者 VirtualBox）

## 使用方法

### 命令行界面

当你安装好了本项目，你可以使用两种命令行工具：

- `face_recognition` - 在单张图片或一个图片文件夹中认出是谁的脸。
- `face_detection` - 在单张图片或一个图片文件夹中定位人脸位置。

#### `face_recognition` 命令行工具

`face_recognition`命令行工具可以在单张图片或一个图片文件夹中认出是谁的脸。

首先，你得有一个你已经知道名字的人脸图片文件夹，一个人一张图，图片的文件名即为对应的人的名字：

![已知人脸](https://cloud.githubusercontent.com/assets/896692/23582466/8324810e-00df-11e7-82cf-41515eba704d.png)

然后，你需要第二个图片文件夹，文件夹里面是你希望识别的图片：

![未知人脸](https://cloud.githubusercontent.com/assets/896692/23582465/81f422f8-00df-11e7-8b0d-75364f641f58.png)

然后，你在命令行中切换到这两个文件夹所在路径，然后使用`face_recognition`命令行，传入这两个图片文件夹，然后就会输出未知图片中人的名字：

```bash
$ face_recognition ./pictures_of_people_i_know/ ./unknown_pictures/

/unknown_pictures/unknown.jpg,Barack Obama
/face_recognition_test/unknown_pictures/unknown.jpg,unknown_person
```

输出结果的每一行对应着图片中的一张脸，图片名字和对应人脸识别结果用逗号分开。

如果结果输出了`unknown_person`，那么代表这张脸没有对应上已知人脸图片文件夹中的任何一个人。

#### `face_detection` 命令行工具

`face_detection`命令行工具可以在单张图片或一个图片文件夹中定位人脸位置（输出像素点坐标）。

在命令行中使用`face_detection`，传入一个图片文件夹或单张图片文件来进行人脸位置检测：

```bash
$ face_detection  ./folder_with_pictures/

examples/image1.jpg,65,215,169,112
examples/image2.jpg,62,394,211,244
examples/image2.jpg,95,941,244,792
```

输出结果的每一行都对应图片中的一张脸，输出坐标代表着这张脸的上、右、下、左像素点坐标。

##### 调整人脸识别的容错率和敏感度

如果一张脸识别出不止一个结果，那么这意味着他和其他人长的太像了（本项目对于小孩和亚洲人的人脸识别准确率有待提升）。你可以把容错率调低一些，使识别结果更加严格准确。

通过传入参数 `--tolerance` 来实现这个功能，默认的容错率是0.6，容错率越低，识别越严格准确。

```bash
$ face_recognition --tolerance 0.54 ./pictures_of_people_i_know/ ./unknown_pictures/

/unknown_pictures/unknown.jpg,Barack Obama
/face_recognition_test/unknown_pictures/unknown.jpg,unknown_person
```

如果你想看人脸匹配的具体数值，可以传入参数 `--show-distance true`：

```bash
$ face_recognition --show-distance true ./pictures_of_people_i_know/ ./unknown_pictures/

/unknown_pictures/unknown.jpg,Barack Obama,0.378542298956785
/face_recognition_test/unknown_pictures/unknown.jpg,unknown_person,None
```

##### 更多的例子

如果你并不在乎图片的文件名，只想知道文件夹中的图片里有谁，可以用这个管道命令：

```bash
$ face_recognition ./pictures_of_people_i_know/ ./unknown_pictures/ | cut -d ',' -f2

Barack Obama
unknown_person
```

##### 加速人脸识别运算

如果你的CPU是多核的，你可以通过并行运算加速人脸识别。例如，如果你的CPU有四个核心，那么你可以通过并行运算提升大概四倍的运算速度。

如果你使用Python3.4或更新的版本，可以传入 `--cpus <number_of_cpu_cores_to_use>` 参数：

```bash
$ face_recognition --cpus 4 ./pictures_of_people_i_know/ ./unknown_pictures/
```

你可以传入 `--cpus -1`参数来调用cpu的所有核心。

> 子豪兄批注：树莓派3B有4个CPU核心，传入多核参数可以显著提升图片识别的速度（亲测）。

#### Python 模块:`face_recognition`

在Python中，你可以导入`face_recognition`模块，调用我们提供的丰富的API接口，用几行代码就可以轻松玩转各种人脸识别功能！

##### 在图片中定位人脸的位置

```python
import face_recognition

image = face_recognition.load_image_file("my_picture.jpg")
face_locations = face_recognition.face_locations(image)

# face_locations is now an array listing the co-ordinates of each face!
```

你也可以使用深度学习模型达到更加精准的人脸定位。

注意：这种方法需要GPU加速（通过英伟达显卡的CUDA库驱动），你在编译安装`dlib`的时候也需要开启CUDA支持。

```python
import face_recognition

image = face_recognition.load_image_file("my_picture.jpg")
face_locations = face_recognition.face_locations(image, model="cnn")

# face_locations is now an array listing the co-ordinates of each face!
```

##### 识别单张图片中人脸的关键点

```python
import face_recognition

image = face_recognition.load_image_file("my_picture.jpg")
face_landmarks_list = face_recognition.face_landmarks(image)

# face_landmarks_list is now an array with the locations of each facial feature in each face.
# face_landmarks_list[0]['left_eye'] would be the location and outline of the first person's left eye.
```

##### 识别图片中的人是谁

```python
import face_recognition

picture_of_me = face_recognition.load_image_file("me.jpg")
my_face_encoding = face_recognition.face_encodings(picture_of_me)[0]

# my_face_encoding now contains a universal 'encoding' of my facial features that can be compared to any other picture of a face!

unknown_picture = face_recognition.load_image_file("unknown.jpg")
unknown_face_encoding = face_recognition.face_encodings(unknown_picture)[0]

# Now we can see the two face encodings are of the same person with `compare_faces`!

results = face_recognition.compare_faces([my_face_encoding], unknown_face_encoding)

if results[0] == True:
    print("It's a picture of me!")
else:
    print("It's not a picture of me!")
```

## Python 案例

所有案例都在examples文件夹中。

#### 人脸定位

- 案例：定位拜登的脸
- 案例：使用卷积神经网络深度学习模型定位拜登的脸
- 案例：使用卷积神经网络深度学习模型批量识别图片中的人脸
- 案例：把来自网络摄像头视频里的人脸高斯模糊（需要安装OpenCV）

#### 人脸关键点识别

- 案例：提取奥巴马和拜登的面部关键点
- 案例：给美国副总统拜登涂美妆

#### 人脸识别

- 案例：是奥巴马还是拜登？
- 案例：人脸识别之后在原图上画框框并标注姓名
- 案例：在不同精度上比较两个人脸是否属于一个人
- 案例：从摄像头获取视频进行人脸识别-较慢版（需要安装OpenCV）
- 案例：从摄像头获取视频进行人脸识别-较快版（需要安装OpenCV）
- 案例：从视频文件中识别人脸并把识别结果输出为新的视频文件（需要安装OpenCV）
- 案例：通过树莓派摄像头进行人脸个数统计及人脸身份识别
- 案例：通过浏览器HTTP访问网络服务器进行人脸识别（需要安装Flask后端开发框架）
- 案例：基于K最近邻KNN分类算法进行人脸识别

## 关于 `face_recognition`的文章和教程

- 本项目作者写的一篇文章 Modern Face Recognition with Deep Learning
  - 主要内容：基本算法和原理
- Face recognition with OpenCV, Python, and deep learning by Adrian Rosebrock
  - 主要内容：如何实际使用本项目
- Raspberry Pi Face Recognition by Adrian Rosebrock
  - 主要内容：如何在树莓派上使用本项目
- Face clustering with Python by Adrian Rosebrock
  - 主要内容：使用非监督学习算法实现把图片中的人脸高斯模糊

## 人脸识别的原理

如果你想更深入了解人脸识别这个黑箱的原理，请阅读相关文章。

> 子豪兄批注：一定要看这篇文章，讲的既有趣又有料。

## 警告说明

- 本项目的人脸识别模型是基于成年人的，在孩子身上效果可能一般。如果图片中有孩子的话，建议把临界值设为0.6.
- 不同人种的识别结果可能不同。

## 把本项目部署在云服务器上 (Heroku, AWS等)

本项目是基于C++库`dlib`的，所以把本项目部署在Heroku或者AWS的云端服务器上是很明智的。

为了简化这个过程，有一个Dockerfile案例，教你怎么把`face_recognition`开发的app封装成Docker 容器文件，你可以把它部署在所以支持Docker镜像文件的云服务上。

## 出了幺蛾子？

如果出了问题，请查看 常见错误。

## 鸣谢

- 非常感谢 Davis King创建了`dlib`库，提供了响应的人脸关键点检测和人脸编码相关的模型，你可以查看 blog post这个网页获取更多有关ResNet的信息。
- 感谢每一个相关Python模块（包括numpy,scipy,scikit-image,pillow等）的贡献者。
- 感谢 Cookiecutter 和audreyr/cookiecutter-pypackage 项目模板，使得Python的打包方式更容易接受。

## 支持与联系

本项目由KCEE Tech构建和维护。

**技术支持与咨询：**
- 官方网站：https://Kceetech.com
- 中文翻译相关问题也欢迎随时咨询

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